陆梁油田薄层底水油藏水平井井筒模拟研究

新疆陆梁油田呼图壁河组油藏发育一类特殊的薄层底水型油藏,其特点是油层厚度薄,构造幅度低,底水能量大,利用水平井开采,表现出无水采油期短、含水率上升速度快、产量递减大的特点。针对这些问题,采用水平井数值模拟方法,建立了考虑摩擦压力损失的水平井井筒模型,明确了摩擦压力损失对水平井的压力分布以及水平段产量的影响,在此基础上,分析研究了水平井底水锥进的水脊特征,判断了水平井出水位置,提出了封堵出水井段并结合油藏工程方法确定了水平井合理产液量,从而达到抑制底水快速锥进,减小压力损失,降低含水率上升速度的目的。     

黄龙带特大桥索塔开裂机理分析

为探究斜拉桥索塔开裂机理,基于连续-非连续单元法,并结合多场耦合作用对黄龙带特大桥索塔进行了三维建模和数值计算,以探究桥梁索塔开裂的原因。研究结果表明：在多场耦合作用下,索塔形成了较长的竖向裂缝;在温度循环过程中,受温差影响索塔内外产生温度梯度,且受热后膨胀程度不同,从而使索塔表面受拉导致表面出现裂缝,但索塔内部破坏较小;索塔侧面拉应力与压应力交替转化,且表面位置越高作用越明显,故索塔上半部分表面裂缝较为明显,下半部分无明显裂缝产生;索塔产生分层位移现象,顶部与其下部结构的位移差在一定程度上造成了横向裂缝的产生。该研究成果可为现代桥梁的防护与维修提供理论基础。     

水平井注蒸汽非稳态传热与流动分析

水平井注汽采油在稠油开采过程中得到广泛的应用,建立热采注汽过程中水平井井筒-储层耦合的非稳态传热与渗流模型,利用数值方法研究注蒸汽阶段的油、水、汽在井筒和油藏中三相非稳态流动与传热规律,分析井筒内积存原油对蒸汽推进的影响;同时计算分析湿蒸汽参数沿水平井段变化特点。研究结果表明:新建模型揭示了井筒内蒸汽前沿推进机制;在注汽速度8 t/h、注汽干度0.7时,注汽5 d后井筒内积存原油被驱替;受井筒内蒸汽流量变化和井筒与油藏热交换影响,湿蒸汽比焓(或干度)从水平井跟端到趾端下降较快;随着注汽速度和注汽干度的增大水平井吸汽段长度增加。     

一种新的底水油藏鱼骨分支水平井耦合模型

针对底水油藏鱼骨分支水平井的产能预测和井筒压力分布问题,开展了分支水平井井筒与油藏渗流的耦合模型研究。研究利用底水油藏下边界恒压供给的特点,采用微元思想,用储层细分的方法代替井筒细分的处理方法,建立了底水油藏鱼骨分支水平井储层渗流与井筒流动的耦合模型。对储层微元细分处理属于一类新的微元处理方法和研究手段,由此获得的简化耦合模型求解产能和压降剖面时可大幅减小计算量,节约计算成本。简化模型的计算结果符合精确模型的基本规律和认识,同时给出了简化模型向精确模型修正的比例,按此比例修正后的简化模型进行产能的快速估算是一种实际可行的简便方法,为底水油藏鱼骨分支水平产能预测,为进一步计算延缓底水上升的临界产量、临界压差等参数提供了研究基础。     

电渗–真空联合作用下富水黄土的排水固结特性分析

以富水黄土隧道开挖前围岩的快速排水为目的,提出电渗联合真空的方法,并对其排水固结过程进行了理论分析和试验研究。基于多孔介质理论和非饱和土力学原理,建立非饱和土体在电渗–真空作用下电场–孔压场–位移场相互耦合的数学模型,利用有限单元法数值分析土体在电渗–真空作用下的排水固结规律,并结合室内模型试验进一步验证该方法在富水黄土快速排水中的应用效果。研究结果表明：电渗–真空联合作用可以有效的提高土体的排水效率,但当初始渗透率较大时,联合排水后期会出现“孔压反转”现象,这种现象会导致联合排水后期排水效率低下,揭示联合排水后期增大电压并不能有效提高排水效率的机制;电极间距主要对电渗–真空联合排水后期孔隙水压力的变化有较大影响,且阳极电势一定时,孔隙水压力不随电极间距成单调变化。     

水平井段脉冲携岩数值模拟研究

水平井钻井技术已成为现代油气勘探开发的重要手段,水平井段岩屑运移不畅造成钻井过程中的高摩阻和扭矩、卡钻和憋泵等情况,影响钻具的使用寿命和钻进安全,特别是使用现有的常规携岩方法无法解决,为此,提出脉冲携岩方法。在现有水力脉冲的基础上,根据分流继能机理,建立小井眼水平井岩屑运移的流场模型,采用RNG k-ε模型、幂律模式及二次开发子程序进行数值计算,确定脉冲携岩合理的脉冲周期、占空比等参数,并研究水力脉冲条件下钻井液排量、偏心度、岩屑粒径等参数对偏心环空岩屑运移的影响,得到环空岩屑运移速度和浓度的分布规律。研究表明,在同等条件下,脉冲携岩效率更高,破坏岩屑床效果更好,降低岩屑床浓度约40%。     

高含水期水平井提高水驱采收率机制

以孤岛油田地质及开发动态特征为基础,应用水驱油相似原理,建立三维大型物理胶结正韵律多层模型。当井组物理模型生产至高含水阶段,应用水平井以及直井在剩余油富集区进行挖潜,并结合数值模拟方法,研究不同储层参数以及工作制度条件下,水平井相对于直井扩大波及系数与提高驱油效率对提高采收率的贡献程度。结果表明:应用水平井进行高含水期剩余油挖潜,相对直井有着较大的优势;水平井相对于直井主要是通过扩大波及系数来提高水驱采收率,并且储层条件以及工作制度对波及系数与驱油效率的贡献率差异程度有着较大影响;随着含水率的上升,波及系数与驱油效率贡献率差异程度逐渐减小,但二者贡献率比值始终大于1。     

滑坡稳定性分析中的耦合计算

针对滑坡的变形发展及破坏,提出了将经典的渗流力学和土力学相结合,建立合理耦合数学模型,准确模拟流固耦合的过程,介绍了耦合求解法中有限单元法的计算过程,在工程实际中具有重要的意义。     

页岩储层射孔水平井水力裂缝起裂数值模拟研究

为明确页岩储层射孔水平井水力裂缝起裂机制,利用Abaqus有限元计算软件,建立三维单级三簇射孔和单射孔段(包含天然裂缝)的压裂裂缝起裂计算模型,研究地应力、井筒方位、射孔参数以及天然裂缝等对裂缝起裂压力和位置的影响。结果表明:裸眼射孔的起裂压力远低于套管射孔;起裂压力随最小水平地应力的增加而增大,但影响程度受垂向地应力与最小水平地应力的比值控制;最大水平地应力和垂向地应力的变化对起裂压力影响不显著;起裂压力大致随井筒方位角的增加而减小,当存在天然裂缝时,起裂压力没有任何线性规律,天然裂缝在剪应力区易发生剪切滑移起裂;起裂压力随射孔方位角的增加先减小后增大,射孔方位角的变化严重影响裂缝的起裂形态;起裂位置与最小和最大水平地应力、井筒方位角和天然裂缝的胶结强度、方位密切相关;由于内部射孔受到两侧射孔产生的沿井筒方向的附加应力干扰,闭合应力增加,因而更难起裂,导致起裂次序从端部射孔开始向中部射孔发展,当应力差较高(>7 MPa)时,附加应力干扰明显,要实现多射孔的多裂缝起裂扩展,需提高注入压力;起裂位置在射孔孔道中的变化是射孔根部应力集中强度与远端受射孔附加应力干扰程度相互竞争的结果;由于射孔簇间距较大,射孔簇间的应力干扰对裂缝起裂影响微弱,各射孔簇压力分布相似。     

垃圾渗滤液污染的耦合动力学行为及数值模拟

垃圾渗滤液在填埋场中的运移过程受复杂地质环境（渗流场、应力场和浓度场）作用的影响。基于多孔介质流-固耦合及溶质运移理论，建立了垃圾渗滤液运移过程的多场耦合数学模型，并采用P-R隐式差分方法，给出了耦合模型的数值格式。通过编制的计算程序，对多场耦合作用下填埋场内渗滤液的浓度分布进行了动态模拟。模拟结果表明：随着时间的推移，对流作用对渗滤液迁移的影响更加明显；应力场耦合作用下的浓度变化速率相对降低，主要是由于考虑骨架变形后，孔隙介质渗透率的降低直接导致流体平均流速减慢而造成的。因此，对渗滤液迁移规律的研究必须同时考虑渗流场、应力场和浓度场的耦合作用，以此为准确预测渗滤液的污染情况提供更可靠的理论依据。     

水平静载试验的数值模拟研究

利用岩土工程软件Plaxis针对现场试验进行有限元分析,并与水平静载荷试验结果进行对比分析,分析了在水平荷载作用下的桩顶的水平荷载与水平位移的关系。验证了Plaxis软件的精确性和可靠性,说明用Plaxis软件模拟单桩的水平静载荷试验的合理性与先进性。     

裂缝性砂岩油藏水驱效果的物理及数值模拟

为了研究裂缝性砂岩油藏中油水渗流规律以及裂缝对油田开发的影响，利用岩石薄板模型，对6种不同裂缝形态下平行裂缝对水驱油过程进行了物理模拟，通过对水驱油效果的分析比较，得出了不同裂缝形态下水驱油渗流规律：根据裂缝性砂岩油藏的储层特点，建立了裂缝性砂岩油藏渗流等效连续介质模型，利用数值模拟的手段，研究了裂缝性砂岩油藏水驱油特征以及裂缝形态对开发的影响；通过物理模拟和数值模拟结果的对比，验证了等效连续介质模型在裂缝性砂岩油藏渗流模拟中的适用性。     

全站仪监测基坑水平位移精度分析

介绍全站仪监测基坑水平位移的方法,根据误差传播理论推导监测精度的计算公式,并进行计算分析。结果表明,全站仪监测基坑水平位移精度能达到规范规定的要求,适合在各等级基坑水平位移监测中推广应用。     

岩石锚杆水平刚度系数的计算方法

采用数值方法,模拟全粘结岩石锚杆的拉拔试验,求得不同条件下的岩石锚杆水平刚度系数,最后经曲线拟合和参数分析,推导出岩石锚杆水平刚度系数的计算公式。与有关试验结果的对比表明,公式计算结果与实际比较接近。     

变截面门式刚架端板平放试验分析

本试验对一组三个1:2的门式刚架端板平放试件加载至破坏,获取全过程应力-应变的滞回性能曲线及不同现象的破坏。通过对比分析,从而得到门式刚架端板平放受力性能,以及指出在设计时所应注意的问题。     

带水平加强层的框-筒结构受力分析

对于高层建筑,设置水平加强层,能够非常明显地减小结构在水平荷载作用下的水平位移量,但是加强层的设置能引起结构竖向刚度的突变和结构内力的重分布。文中通过对八种不同加强层设置情况的框架-筒体结构进行详细的计算与分析,详细剖析了水平加强层减少结构侧移、改变结构受力状态的原因。     

水平旋喷拱棚承载特性及破坏机理的有限元分析

基于水平旋喷拱棚的原位荷载试验成果,利用试验数据对有限元分析结果进行验证,表明有限元计算结果是可信的。在此基础上,对水平旋喷拱棚在外部荷载作用下的塑性变形和破坏面的形状进行计算分析,结果表明:拱棚的塑性变形首先出现在水平旋喷所成的水泥土桩体结合处,随外部荷载的增大,塑性变形区域在水泥土桩体结合处逐渐扩展并最终形成一个贯通的塑形区。     

稠油油藏热流耦合“两箱”分析模型及应用研究

在热采过程中存在热、流、固等多场耦合作用,目前的研究方法和分析模型存在一定不足。针对油藏特点,提出油藏热质传递过程的“两箱”分析法,即用于一般分析的“黑箱分析法”和用于精细分析的“白箱分析法”,“黑箱分析法”不涉及油藏多孔介质内部热质传递过程,研究油藏与外界的能量传递过程,以及体系内能量的变化,而“白箱分析法”包括“黑箱分析法”的内容,同时要研究体系内部各部分间的能量转换过程。在此基础上,应用CMG软件进行数值模拟计算和分析,对于热采注汽过程中的蒸汽凝结区域和蒸汽凝结前缘位置,给出分析和判定方法。该研究结果可为深入开展稠油热采注汽过程流体运移特性和提高油气采收率研究提供依据。     

两平行近距顶管施工开挖数值模拟分析

顶管工艺由于其自身的特点,在我国有着广泛的应用领域,其对周边环境的影响一直是工程界关注的重点之一。本文以某近距平行顶管通道工程为背景,采用三维有限元建模分析了两条顶管先后顶进施工对地层变形的影响规律,所得结论可为实际施工参数及施工工艺的调整提供理论指导。     

岩石单节理面剪切与渗流特性的试验研究 与数值分析

 基于几组具有自然岩石节理表面特征的试件在高性能直接剪切–渗流装置上进行不同荷载边界条件下的剪切–渗流试验。利用新开发的渗流可视化系统对其中一组试验进行可视化研究。考虑节理面上的接触领域的非透水性,用有限元法对节理中的渗流进行数值模拟。试验和数值模拟的结果揭示了节理剪切过程中接触领域中透水系数及流路的一些变化规律,以及节理表面粗糙度对剪胀效应和流路分布特征的重要影响。